본 논문에서는 촉감 상호작용이 가능한 가상 전시공간을 제안한다. 제안하는 가상 전시공간은 3차원공간에서 3D 객체로 표현된 전시물들을 시각적으로 관람하고 전시물에 대한 정보를 습득할 수 있을 뿐 아니라 촉감을 통해서도 전시물을 체험할 수 있다. 본 논문에서 제안하는 햅틱 가상 전시공간은 시각, 청각, 촉각을 사용한 다양한 관람 방법을 제공한다. 전시물에 따라 재질의 변화를 두어 다양한 촉감을 제공하고, 전시물의 기능을 실제로 구현한 햅틱 드럼과 햅틱 피아노를 구현하였다. 햅틱 가상 전시공간은 사용자 인터페이스의 효율성을 높이기 위하여 화면 이동수단으로 햅틱 장치를 이용하였다. 햅틱 가상 전시공간은 사용자들의 상호작용을 위해 클라이언트 서버 구조로 네트워크 전송을 실시하고 사용자들의 존재감을 높이기 위해 사용자들을 아바타로 표현하였다. 추가적으로 햅틱 가상 전시공간을 현존하는 가상 전시공간 QTVR, VRML 시스템과 비교하여 성능분석을 실시하였다.
본 논문에서는 촉감 상호작용이 가능한 가상 전시공간을 제안한다. 제안하는 가상 전시공간은 3차원공간에서 3D 객체로 표현된 전시물들을 시각적으로 관람하고 전시물에 대한 정보를 습득할 수 있을 뿐 아니라 촉감을 통해서도 전시물을 체험할 수 있다. 본 논문에서 제안하는 햅틱 가상 전시공간은 시각, 청각, 촉각을 사용한 다양한 관람 방법을 제공한다. 전시물에 따라 재질의 변화를 두어 다양한 촉감을 제공하고, 전시물의 기능을 실제로 구현한 햅틱 드럼과 햅틱 피아노를 구현하였다. 햅틱 가상 전시공간은 사용자 인터페이스의 효율성을 높이기 위하여 화면 이동수단으로 햅틱 장치를 이용하였다. 햅틱 가상 전시공간은 사용자들의 상호작용을 위해 클라이언트 서버 구조로 네트워크 전송을 실시하고 사용자들의 존재감을 높이기 위해 사용자들을 아바타로 표현하였다. 추가적으로 햅틱 가상 전시공간을 현존하는 가상 전시공간 QTVR, VRML 시스템과 비교하여 성능분석을 실시하였다.
In this paper, we present a haptic virtual exhibition space that allows users to interact with 3D graphic objects not only through the sense of sight but also through the sense of touch. The haptic virtual exhibition space offers users in different places some efficient ways to experience the exhibi...
In this paper, we present a haptic virtual exhibition space that allows users to interact with 3D graphic objects not only through the sense of sight but also through the sense of touch. The haptic virtual exhibition space offers users in different places some efficient ways to experience the exhibitions of a virtual musical museum using the basic human senses of perception, such as vision, audition, and touch. Depending on 3D graphic objects, we apply different properties to let those feel realistic. We also provide haptic device based navigation which prevents users from rushing between various interfaces: keyboard and mouse. The haptic virtual museum is based on Client-Server architecture and clients are represented in the 3D space in the form of avatars. In this paper, we mainly discuss the design of the haptic virtual exhibition space in detail and in the end, we provide performance analysis in comparison to other similar applications such as QTVR and VRML).
In this paper, we present a haptic virtual exhibition space that allows users to interact with 3D graphic objects not only through the sense of sight but also through the sense of touch. The haptic virtual exhibition space offers users in different places some efficient ways to experience the exhibitions of a virtual musical museum using the basic human senses of perception, such as vision, audition, and touch. Depending on 3D graphic objects, we apply different properties to let those feel realistic. We also provide haptic device based navigation which prevents users from rushing between various interfaces: keyboard and mouse. The haptic virtual museum is based on Client-Server architecture and clients are represented in the 3D space in the form of avatars. In this paper, we mainly discuss the design of the haptic virtual exhibition space in detail and in the end, we provide performance analysis in comparison to other similar applications such as QTVR and VRML).
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문제 정의
햅틱장치를 사용한 화면이동은 상대적으로 낮은 평가를 받았는데 이는 사용자들이 3D 입력장치인 햅틱장치에 대한 사전 경험 부족으로 판단된다. 또한 햅틱렌더링시 재질정보를 제공하는데 있어서 실제와 같은 재질을 제공하는 데 있어서 문제점을 발견하였다. 하지만 햅틱 가상전시공간은 현존하는 QTVR, VRML 시스템들과 비교하여 향상된 몰입감, 사실감, 오락성 그리고 상호작용을 제공함을 확인하여 가상 전시공간 구현을 위한 가장 적합한 방법임을 증명하였다.
본 논문에서는 햅틱 상호작용을 지원하는 가상 전시공간을 제안한다. 이를 위해 기존 가상 전시공간의 문제점을 파악하였고 햅틱스를 사용하여 개선된 가상 전시공간을 개발하였다.
본 논문에서는 현재 진행 중인 가상 전시공간에 대해 설명하였고 햅틱 가상 전시공간 구현을 위한 소프트웨어 구성에 대하여 서술하였다. 또한 유사시스템과의 비교를 통하여 본 연구에서 제안하는 햅틱 가상 전시공간의 장단점을 분석하였다.
본 절에서는 햅틱 가상 전시공간에 필요한 각각의 구성요소들을 정의하고 각 요소들에 대해 설명한다. 그림 3은 햅틱 가상 전시공간의 구성요소를 나타낸다.
컴퓨터 촉각기술이다. 이 촉각 기술과 현재 활발히 연구 개발되고 있는 가상 전시공간의 융합이 본 논문의 목표이다.
제안 방법
위함이다. Quake3 모델인 MD3 모델을 햅틱 가상전시공간에서 사용하기 위하여 총 6가지의 애니메이션을 구현하였다. 상체 애니메이션으로는 STAND, TOUCH, GREET, BROWSE가 있고 하체 애니메이션으로는 WALK, STAND가 있다.
이는 햅틱 렌더링시 대상 객체에 따른 재질 데이타를 적용시킴으로써 이루어지는데 이런 데이타는 Model Resource Module에서 제공된다. 또한 Hapitc Interface Module로부터 입력되는 버튼 클릭 이벤트와 햅틱 포인터와 모델 사이에서 나타나는 Touch, On-Click, Mo tion 등의 이벤트들에 대해 정의하고 각각의 이벤트에 따른 처리를 콜백함수의 형식으로 제공한다.
kr)과 3D Walk-through World of VRML로 제작된 국립민속박물관 사이버 박물관을 차례로 경험한 후 햅틱 가상 전시공간을 실행하게 된다. 또한 본 연구에서 제안한 햅틱 가상 전시공간에서 햅틱 기능을 제거한 또 하나의 가상 전시공간 테스트 응용을 만들어 햅틱스가 가상 전시공간에 미치는 영향을 분석하였다.
이를 위해 기존 가상 전시공간의 문제점을 파악하였고 햅틱스를 사용하여 개선된 가상 전시공간을 개발하였다. 또한 설문 조사를 통하여 햅틱 가상전시공간의 효율성 및 필요성을 확인 하였다.
구성에 대하여 서술하였다. 또한 유사시스템과의 비교를 통하여 본 연구에서 제안하는 햅틱 가상 전시공간의 장단점을 분석하였다. 햅틱장치를 사용한 화면이동은 상대적으로 낮은 평가를 받았는데 이는 사용자들이 3D 입력장치인 햅틱장치에 대한 사전 경험 부족으로 판단된다.
마친 학생들은 설문지를 작성하였다. 설문지의 구성은 QTVR, VRML, 가상 전시공간, 햅틱 가상전시공간을 비교하여 몰입감, 사실감, 오락성, 적합성, 이동의 효율성, 상호작용의 정도를 수치로 나타내는 것과 각각의 재질에서 나타나는 실재감의 정도를 표기 하는 것으로 구성되어 있다.
제안한다. 이를 위해 기존 가상 전시공간의 문제점을 파악하였고 햅틱스를 사용하여 개선된 가상 전시공간을 개발하였다. 또한 설문 조사를 통하여 햅틱 가상전시공간의 효율성 및 필요성을 확인 하였다.
표 2의 데이타들을 가상 공간의 객체에 적용한 후 설문 조사를 통해 실제 물체의 느낌과 비교하여 얻어졌다. 이런 데이타를 통해 3D 전시물은 시각뿐만 아니라 사실적인 촉감도 제공할 수 있다.
화면의 회전을 구하기 위해서는 햅틱 이동 반경의 x-y 평면에서 중심을 기준으로 하여 화면의 회전 벡터를 구하였다. 회전을 구하기 위한 햅틱 이동 반경과 힘 피드백의 계산은 그림 4와 5에서 설명된다.
사용하였다. 후자를 위해서는 프로그래머가 햅틱 장치에 직접 힘 피드백을 제공할 수 있는 HDAPI를 사용하였다.
대상 데이터
PHANToM Omni의 행동 반경은 넓이가 160mm (40艙픽셀), 높이가 120mm(35贝픽셀) 그리고 깊이가 70mm (150픽셀)이다. 이 행동 반경의 중심을 구하고 그 중심으로부터 현재 햅틱 포인터의 위치를 구하여 이동 방향과 뷰의 회전을 결정한다.
본 논문에서 제안하는 햅틱 가상 전시공간의 효율성 및 필요성 그리고 문제점을 파악하기 위해 인천대학교 컴퓨터 공학과 20명의 학생을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 본 절에서는 설문조사의 방법과 결과에 대하여 설명한다.
수신한다. 햅틱 장치로는 PHANToM Omni를사용하였다. PHANToM Omni는 펜 타입의 햅틱 장치로 6 공간자유도(spatial degrees of freedom; DOF)와 3 힘자유도(force DOF)를 가진匸" PHANToM Omni를사용하기 위하여 OpenHaptics 툴킷을 사용하였다.
데이터처리
설문조사 데이타를 토대로 “각 시스템의 모평균은 같다.”는 귀무가설을 놓고 유의 수준 5%일 때 각 항목별 ANOVA(분산분석, Analysis Of Variance)를 실시하였다. 각 항목별 분산비는 몰입감, 사실감, 오락성, 적합성, 이동의 효율성 그리고 상호작용의 정도에 대하여 각각 24.
이론/모형
전자를 위해서 OpenGL의 피드백 버퍼를 사용하여 3D 객체를 햅틱 렌더링 해주는 OpenHaptics^] HLAPI 를 사용하였다. 후자를 위해서는 프로그래머가 햅틱 장치에 직접 힘 피드백을 제공할 수 있는 HDAPI를 사용하였다.
성능/효과
각 수준의 평균에 차이가 있음을 보였다. QTVR, VRML 로 구성된 가상 전시공간과 비교해 햅틱 가상 전시공간은 몰입감, 오락성, 전시공간으로서의 적합성, 그리고 상호작용 정도에서 상대적으로 높은 점수를 얻어 햅틱 가상 전시공간의 필요성을 확인할 수 있었다. 하지만 이동의 효율성에서는 마우스와 키보드를 사용하는 VRML 시스템에 비해 낮은 점수를 얻었는데 설문 대상자들은 햅틱 장치를 사용하는데 익숙하지 않았기 때문이라고 판단된다.
하지만 이동의 효율성에서는 마우스와 키보드를 사용하는 VRML 시스템에 비해 낮은 점수를 얻었는데 설문 대상자들은 햅틱 장치를 사용하는데 익숙하지 않았기 때문이라고 판단된다. 비교 시스템인 국립중앙 박물관과 국립민속박물관의 사이버 박물관의 그래픽 수준이 본 연구에서 제안하는 햅틱 가상 전시공간의 그래픽 수준보다 상대적으로 우수하였다. 이를 바탕으로 가상 전시공간에서 나타날 수 있느 햅틱 사용을 통한 사실감이 외부 요인에 의해 상쇄 되었다고 분석된다.
매끄러운 재질을 가지는 Glass와 Wood는 많은 학생들이 실제 재질과 비슷하다고 응답하였고, Leather, Fur 그리고 Rock에 대해서는 상대적으로 낮은 점수를 부여하였다. 재질감 실험의 결과, PHAN ToM Omni를 이용하는 햅틱 렌더링을 통해 어느 정도의 재질감의 차이는 나타낼 수 있지만 사실적인 재질을 표현하기에는 부족한 것으로 판단되었다. 이는 PHAN ToM Omni를 햅틱 장치의 한계에서 오는 부분일 수도 있다.
또한 햅틱렌더링시 재질정보를 제공하는데 있어서 실제와 같은 재질을 제공하는 데 있어서 문제점을 발견하였다. 하지만 햅틱 가상전시공간은 현존하는 QTVR, VRML 시스템들과 비교하여 향상된 몰입감, 사실감, 오락성 그리고 상호작용을 제공함을 확인하여 가상 전시공간 구현을 위한 가장 적합한 방법임을 증명하였다.
후속연구
중점을 두어 연구를 진행할 것이다. 또한 전시 공간을 효율적으로 구성하는 방법연구도 동시에 진행될 것이다.
향후에는 본 논문에서도출된 햅틱장치를 사용한 네비게이션을 개선하여 초보자도 쉽게 사용할 방법을 개발하고 다양한 재질표현을 위한 햅틱렌더링 기법을 개발하는데 중점을 두어 연구를 진행할 것이다. 또한 전시 공간을 효율적으로 구성하는 방법연구도 동시에 진행될 것이다.
참고문헌 (7)
Margaret L. McLaughlin et al., 'The Haptic Museum,' in Proc. EVA2000, 2000
Toshio Asano et al., 'Surveys of Exhibition Planners and Visitors about a Distributed Haptic Museum,' in Proc. ACE 2005, pp. 246-249, 2005
김희경, '가상 전시의 설계와 구현에 관한 연구', 인문콘텐츠, 제7호, pp. 51-71, 2006
Narushige Shiode et al., 'Utilising the Spatial Features of Cyberspace for Generating a Dynamic Museum Environment,' Proceedings of the fourth symposium on Virtual reality modeling language, Vol.4, pp. 71-78, 1999
PHANToM Omni: http://www.sensable.com/
He, E., Alimohideen et al., 'Quanta a toolkit for hight performance data delivery over photonic networks,' in Proc. IGRID 2002, Vol.19(2003), 2003
박남일, '거친 표면을 위한 촉각 렌더링의 합성 방법에 관한 연구', 인천대학교 대학원 석사학위 논문, 단행본, 2007
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